Músculo artificial iônico demonstra potencial das máquinas moles

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/10/2013

Jeong-Yun Sun (esquerda) e Christoph Keplinger (direita), apresentam seu alto-falante iônico transparente.
[Imagem: Eliza Grinnell/SEAS]

Existem alto-falantes para todos os ouvidos e bolsos, mas todos funcionam segundo o mesmo princípio.

Mas não o alto-falante criado por Christoph Keplinger e Jeong-Yun Sun, da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos.

O chamado alto-falante iônico consiste em uma fina folha de borracha ensanduichada entre duas camadas de um gel de água salgada.

Um sinal de alta tensão que atravessa as superfícies e o interior das camadas faz a borracha contrair e vibrar rapidamente, produzindo sons que abrangem todo o espectro sonoro do ouvido humano, de 20 Hertz a 20 kilohertz.

Assim, muito mais do que construir um alto-falante transparente, a dupla criou um novo tipo de músculo artificial muito versátil.

Condutores iônicos

Esta é a primeira demonstração de que cargas elétricas transportadas por íons - e não por elétrons - podem ser usadas de forma prática.

"Os condutores iônicos podem substituir alguns sistemas eletrônicos. Eles podem até mesmo oferecer várias vantagens," garante Jeong-Yun Sun, coautor do experimento.

Não é para menos: são íons que transportam a eletricidade no corpo humano, fazendo funcionar os neurônios, os nervos e o coração.

Os pesquisadores afirmam que os condutores iônicos artificiais podem ter várias vantagens em termos tecnológicos.

Em primeiro lugar, eles podem ser esticados até várias vezes seu tamanho original sem aumento de resistividade, um problema comum entre os componentes eletrônicos flexíveis.

Além disso, eles podem ser transparentes, o que os torna adequados para aplicações ópticas.

Finalmente, os géis utilizados como eletrólitos são biocompatíveis, tornando relativamente fácil incorporar dispositivos iônicos, como músculos artificiais ou pele artificial, em sistemas biológicos.

O uso de uma membrana isolante e de corrente alternada são as chaves para viabilizar o emprego generalizado dos condutores iônicos.
[Imagem: Christoph Keplinger, Jeong-Yun Sun, and Science/AAAS]

Isolador e corrente alternada

Mas, com tantas vantagens, por que esses materiais não têm sido usados mais amplamente?

O problema é que a eletricidade tende a gerar reações eletroquímicas nos materiais iônicos, produzindo gases ou até queimando o material. Além disso, íons são muito maiores e mais pesados do que elétrons, tornando seu movimento muito mais lento.

O grande feito de Keplinger e Sun foi superar essas dificuldades, usando uma borracha para isolar as camadas de gel, e trabalhando com corrente alternada, em lugar da corrente contínua usada nos eletrônicos. Assim, a camada de borracha funciona como um capacitor, bloqueando o fluxo de portadoras de carga através do circuito.

"Como resultado, nós não precisamos movimentar continuamente os íons em uma direção, o que seria lento. Nós simplesmente os redistribuímos, o que fazemos milhares de vezes por segundo," explicou Sun.

Segundo ele, o objetivo da equipe é mudar a forma como os pesquisadores e engenheiros têm visto e usado os líquidos iônicos, sobretudo no campo dos músculos artificiais.

"A grande visão são as máquinas moles," disse Keplinger. "Os sistemas iônicos artificiais podem realizar um monte de funções que o nosso corpo tem: eles podem sentir, podem conduzir um sinal, e eles podem acionar o movimento. Estamos de fato lidando com o tipo de máquina macia que a biologia tem para oferecer."

Mais tópicos